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基于电流连续性方程的电晕放电仿真及其应用
Published in 2017
电晕放电是高电压技术的应用方向之一,它广泛应用于生物医学、水污染处理、纳米材料制造、静电除尘、材料表面改性以及新型人工降雨等领域。 电晕放电的数值模拟研究开始于四十年前，而在近十几年得到了迅猛发展。其最大的难点在于机理上具有高度的非线性、空间上存在多尺度等问题，这对于数值模拟研究来说是个很大的困难。时至今日，在相对较大的空间尺度仍未出现较为精确的仿真方法与模型。本文利用电流连续性原理，并结合经验公式，提出一种具有自洽性以及工程实用性的简化模型，大大提高了电晕放电计算的效率，节约计算内存以及计算时间，其结果也具有工程指导意义。 本文使用 COMSOL 的静电模块以及 PDE 偏微分方程模块，联立求解泊松方程、电势与电场强度的关系方程、电流密度方程以及电流连续性方程，并结合 Peek 经验公式以及 Kaptsov 假设，使用优化求解器进行迭代来确定边界条件，仿真所得电流-电压伏安特性与实验结果大体一致，充分证明了仿真模型的有效性。 应用该模型，可设计最优电极结构，以便在相同电压等级下最大限度的提高放电电流的大小，提高电晕放电的效率。
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